CN111857587A - 一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法，该方法利用长整形数据描述磁道中各个扇区，通过与运算来检测磁道中各个扇区是否命中，相比传统的遍历查找运算，能够提高运算效率，降低CPU的运算次数，从而提高检测性能，降低硬件负载，提升存储服务器的IO性能。此外，本申请还提供了一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置、设备及可读存储介质，其技术效果与上述方法的技术效果相对应。

Description

一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
在存储控制器中，为了增加系统的IO性能，往往会在系统中缓存一部分的数据，在进行读IO操作时，会将在缓存的数据中进行查找，如果查到了对应的数据块，则直接进行返回，以此来提升系统的响应速度，提升用户体验。
但是，在命中检测过程中，需要通过遍历检测是否命中，效率较低，影响IO性能。
发明内容
本申请的目的是提供一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法、装置、设备及可读存储介质，用以解决在命中检测过程中，需要通过遍历检测是否命中缓存数据，效率较低的问题。其具体方案如下：
第一方面，本申请提供了一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法，包括：
根据服务器下发的读请求的请求地址确定目标磁道；
生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；
从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量；
对所述第一变量和所述第二变量进行与运算，得到第三变量；
根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果。
优选的，所述生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量，包括：
生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量，其中所述第一变量的位数为64。
优选的，所述生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量，包括：
生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量，所述第一变量中1表示待读取扇区；
从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量，所述第二变量中1表示有效扇区。
优选的，所述命中结果包括未命中、全部命中和部分命中。
优选的，所述根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果，包括：
若所述第三变量为预设阈值，则确定命中结果为全部未命中；
若所述第三变量等于所述第一变量，则确定命中结果为全部命中；
若所述第三变量不为预设阈值且所述第三变量不等于所述第一变量，则确定命中结果为部分命中。
优选的，所述从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量，包括：
从本地缓存的磁道链表中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量。
优选的，在所述根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果之后，还包括：
若命中结果为全部命中，则将命中数据发送至服务器。
第二方面，本申请提供了一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置，包括：
目标磁道确定模块：用于根据服务器下发的读请求的请求地址确定目标磁道；
第一变量生成模块：用于生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；
第二变量读取模块：用于从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量；
与运算模块：用于对所述第一变量和所述第二变量进行与运算，得到第三变量；
命中结果确定模块：用于根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果。
第三方面，本申请提供了一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测设备，包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序，以实现如上所述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法的步骤。
第四方面，本申请提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上所述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法的步骤。
本申请所提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法，包括：根据服务器下发的读请求的请求地址确定目标磁道；生成用于描述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；从本地缓存中读取用于描述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量；对第一变量和第二变量进行与运算，得到第三变量；根据第三变量和第一变量，确定命中结果。
可见，该方法利用长整形数据描述磁道中各个扇区，通过与运算来检测磁道中的扇区是否命中，相比传统的遍历查找运算，能够提高运算效率，降低CPU的运算次数，从而提高检测性能，通过算法的形式降低了硬件负载，提升了存储服务器的IO性能。
此外，本申请还提供了一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置、设备及可读存储介质，其技术效果与上述方法的技术效果相对应，这里不再赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法实施例一的实现流程图；
图2为本申请所提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法实施例二的实现流程图；
图3为本申请所提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法实施例二的磁道示意图；
图4为本申请所提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置实施例的功能框图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置、设备及可读存储介质，通过与运算得到命中结果，相较于通过遍历检测命中情况，显著提升了检测效率，提高了存储系统的IO性能。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面对本申请提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法实施例一进行介绍，参见图1，实施例一包括：
S101、根据服务器下发的读请求的请求地址确定目标磁道；
S102、生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；
S103、从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量；
S104、对所述第一变量和所述第二变量进行与运算，得到第三变量；
S105、根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果。
具体的，本实施例采用C语言实现基于磁道地址的命中检测方法。所谓磁道，即Track，每个磁道存放32k字节的数据。扇区即Sector，每个扇区存放512字节的数据，一个磁道包括64个扇区。因此，本实施例采用64位的长整型数据记录磁道中各个扇区的状态。
首先，接收服务器下发的读IO，将请求地址拆分成一个一个的磁道地址，确定目标磁道。可以理解的是，此处的目标磁道的数量可以为一，也可以为两个以上。对于每个目标磁道，生成用于描述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量。具体的，1表示当前扇区为待读取扇区，0表示当前扇区不是待读取扇区。
本实施例在缓存装置中存储着第二变量，第二变量用于描述磁道中各个扇区是否为有效扇区。具体的，1表示当前扇区为有效扇区，0表示当前扇区不是有效扇区。所谓有效扇区，即存在于缓存中且与磁盘上相应扇区数据保持一致的扇区。
对第一变量和第二变量进行与运算，得到第三变量。具体的，第三变量中1表示当前扇区命中，0表示当前扇区未命中。本实施例利用与运算替代传统的查找判断运算，在缓存中查找是否有本次读取的磁道数据信息，命中结果可以分为三种情况：完全命中、部分命中、完全未命中。命中结果供调用方来评估是否将缓存命中的数据直接返回给服务器端。
具体的，若所述第三变量为0，则确定命中结果为全部未命中；若所述第三变量等于所述第一变量，则确定命中结果为全部命中；若所述第三变量不为0且所述第三变量不等于所述第一变量，则确定命中结果为部分命中。
本实施例所提供一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法，通过特定的数据结构结合命中检测算法，使得同一个磁道中的扇区的命中检测不再通过传统的遍历形式进行处理，而是通过CPU更擅长的与运算来进行处理，能够有效的提升磁道地址命中检测算法的执行性能，同时这种实现方式能够有效降低CPU的使用率，释放更多的计算资源以支持其他的应用。
下面开始详细介绍本申请提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法实施例二，实施例二基于前述实施例一实现，并在实施例一的基础上进行了一定程度上的拓展。
具体的，本实施例在缓存中设置了磁道链表，用于记录各个磁道的有效扇区范围。
参见图2，实施例二具体包括：
S201、根据服务器下发的读请求的请求地址确定目标磁道；
S202、生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的64位长整形数据，得到第一变量，所述第一变量中1表示当前扇区为待读取扇区；
S203、从本地缓存的磁道链表中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的64位长整形数据，得到第二变量，所述第二变量中1表示当前扇区为有效扇区；
S204、对所述第一变量和所述第二变量进行与运算，得到第三变量；
S205、若所述第三变量为0，则确定命中结果为全部未命中；
S206、若所述第三变量等于所述第一变量，则确定命中结果为全部命中，将命中数据发送至服务器；
S207、若所述第三变量不为0且所述第三变量不等于所述第一变量，则确定命中结果为部分命中。
首先，服务器端的读IO到存储控制器，存储控制器的驱动层将待读取地址拆分成一个一个的磁道地址，作为算法的输入条件之一。另外，在缓存中会创建一个磁盘链表，用于存放从磁盘中映射过来的磁道，磁盘链表作为算法的另外一个输入条件。两个输入条件就绪后，通过算法的运算得到命中结果，命中结果包括：完全命中、部分命中、完全未命中。
在实际应用中，主要包括以下几个步骤：
步骤1、将服务器端下发的读IO的请求地址转换成存储端的磁道地址，磁道地址描述为track id；
步骤2、将服务器端下发的读IO的地址与偏移量，计算出每一个磁道地址对应的磁道中具体需要读取的扇区，用索引来表示每个磁道中需要读取的扇区的范围，索引声明为Unsigned long long类型，二进制形式共64位，1bit对应一个sector，值为1表示此次读IO需要读此sector的数据，值为0表示此次读IO不需要读此sector的数据，索引的值放到变量readbitmap中，示例如图3所示；
步骤3、缓存中的磁道也会根据本数据块中的数据是否是有效数据(数据与磁盘中的数据一致)来维护自己的索引，缓存中的索引也声明为Unsigned long long类型，二进制形式共64位，1bit对应一个sector，值为1表示此sector的数据为有效数据，值为0表示此sector的数据为无效数据，此索引的值放到变量cachebitmap中；
步骤4、然后将readbitmap与cachebitmap进行与运算，得出的结果存放在值commonbitmap中；
步骤5、比较commonbitmap与readbitmap是否相等：如果相等则输出完全命中，如果不相等，则判断commonbitmap是否等于0，如果等于0，则输出完全未命中，如果不等于0，则输出部分命中。
可见，本实施例提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法，通过索引将磁道大小存储在64位的整型中，与运算替代传统的查找判断运算，在缓存中的数据块中查找是否有本次读取的磁道数据信息。使用与运算来代替传统的查找算法，对于CPU运算来说更加简单易行，能够有效的提升磁道地址命中检测算法的执行性能，同时这种实现方式能够有效降低CPU的使用率，释放更多的计算资源以支持其他的应用。
下面对本申请实施例提供的一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置进行介绍，下文描述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置与上文描述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法可相互对应参照。
如图4所示，本实施例的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置，包括：
目标磁道确定模块401：用于根据服务器下发的读请求的请求地址确定目标磁道；
第一变量生成模块402：用于生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；
第二变量读取模块403：用于从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量；
与运算模块404：用于对所述第一变量和所述第二变量进行与运算，得到第三变量；
命中结果确定模块405：用于根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果。
本实施例的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置用于实现前述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法，因此该装置中的具体实施方式可见前文中的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法的实施例部分，例如，目标磁道确定模块401、第一变量生成模块402、第二变量读取模块403、与运算模块404、命中结果确定模块405，分别用于实现上述在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法中步骤S101，S102，S103，S104，S105。所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再展开介绍。
另外，由于本实施例的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置用于实现前述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法，因此其作用与上述方法的作用相对应，这里不再赘述。
此外，本申请还提供了一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测设备，包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序，以实现如上文所述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法的步骤。
最后，本申请提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上文所述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法的步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法，其特征在于，包括：
根据服务器下发的读请求的请求地址确定目标磁道；
生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；
从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量；
对所述第一变量和所述第二变量进行与运算，得到第三变量；
根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量，包括：
生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量，其中所述第一变量的位数为64。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量，包括：
生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量，所述第一变量中1表示待读取扇区；
从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量，所述第二变量中1表示有效扇区。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述命中结果包括未命中、全部命中和部分命中。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果，包括：
若所述第三变量为预设阈值，则确定命中结果为全部未命中；
若所述第三变量等于所述第一变量，则确定命中结果为全部命中；
若所述第三变量不为预设阈值且所述第三变量不等于所述第一变量，则确定命中结果为部分命中。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量，包括：
从本地缓存的磁道链表中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量。
7.如权利要求1-6任意一项所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果之后，还包括：
若命中结果为全部命中，则将命中数据发送至服务器。
8.一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测装置，其特征在于，包括：
目标磁道确定模块：用于根据服务器下发的读请求的请求地址确定目标磁道；
第一变量生成模块：用于生成用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为待读取扇区的长整形数据，得到第一变量；
第二变量读取模块：用于从本地缓存中读取用于描述所述目标磁道中各个扇区是否为有效扇区的长整形数据，得到第二变量；
与运算模块：用于对所述第一变量和所述第二变量进行与运算，得到第三变量；
命中结果确定模块：用于根据所述第三变量和所述第一变量，确定命中结果。
9.一种在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测设备，其特征在于，包括：
存储器：用于存储计算机程序；
处理器：用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1-7任意一项所述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-7任意一项所述的在存储系统缓存装置中基于磁道地址的命中检测方法的步骤。
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